Co to jest zwichrzenie i jaka jest jego przyczyna?
Zwichrzenie (LTB) to deformacja niestężonej belki spowodowana przyłożonymi obciążeniami odchylającymi ją od osi podłużnej – zarówno przemieszczenie boczne, jak i skręcenie.
Niestężone belki stalowe to belki, których pas ściskany może swobodnie przemieszczać się w kierunku bocznym, a także obracać się. Jeśli zastosujemy tę teorię do belki swobodnie podpartej, to pasem ściskanym jest pas górny. W miarę bocznego przemieszczania się tego pasa pas rozciągany próbuje utrzymać belkę w linii prostej i wytwarza siły „przywracające” wynikające z bocznego zginania belki. Jednak same te siły nie są w stanie utrzymać belki w linii prostej. Odporność belki na zwichrzenie zależy od sił przywracających oraz od bocznej składowej sił rozciągających w pasie rozciąganym.
Wzajemne oddziaływanie pasów ściskanego i rozciąganego wymusza skręcenie niestężonej belki. Odporność na to skręcenie zależy od odporności skrętnej przekroju belki. Belki o dużej grubości pasów mają na przykład większą odporność skrętną niż belki o mniejszej grubości pasów przy tej samej wysokości. Istnieją także inne przekroje o większej odporności (RHS/SHS), które są często stosowane w sytuacjach wymagających stosunkowo dużych rozpiętości do przenoszenia obciążenia pionowego (np. otwory z drzwiami składanymi typu bi-fold), które są narażone na efekty sił działających poza płaszczyzną.
Aby zobaczyć, jak rozwija się zniszczenie w wyniku zwichrzenia, obejrzyj to wideo.
Jakie czynniki wpływają na zwichrzenie?
Istnieją trzy główne czynniki:
- Miejsce przyłożenia obciążenia
- Rozkład momentu zginającego
- Warunki podparcia na końcach
Miejsce przyłożenia obciążeń
Wpływ zwichrzenia jest zależny od odległości między miejscem przyłożenia obciążenia a środkiem ścinania przekroju belki. Przekrój jest bardziej podatny na zwichrzenie, jeśli obciążenie jest przyłożone powyżej środka ścinania. Wpływ jest mniejszy, jeśli obciążenie jest przyłożone na wysokości środka ścinania, a jeśli jest przyłożone poniżej, belka ma niewielkie szanse na wystąpienie zwichrzenia.
[Uwaga] Środek ścinania to punkt na przekroju belki, w którym przyłożone obciążenia nie powodują jej skręcenia. Zależy on od przekroju. Środek ścinania i środek ciężkości przekroju symetrycznego są takie same. Mogą się nie zgadzać w przypadku przekroju niesymetrycznego. Wyznaczenie środka ścinania dla danego przekroju wymaga pewnych obliczeń matematycznych, ale na szczęście inżynierowie korzystają z oprogramowania i tabel, do których mogą się odwołać!
Rozkład momentu zginającego
Przekrój z jednorodnym momentem zginającym na całej długości ma mniejszą odporność na wyboczenie w porównaniu z innym rozkładem momentu zginającego.
Warunki podparcia na końcach
Odporność przekroju belki na zwichrzenie wzrasta w miarę zwiększania stężenia podpór na końcach. Rozważmy belkę opartą na płycie podłożowej w porównaniu z belką zabetonowaną w ścianie żelbetowej. Ta druga ma większe utwierdzenie na końcach niż pierwsza. Jedna może się swobodnie obracać, a druga nie.
Zagadnienia projektowe
Zapewnienie skutecznego stężenia bocznego może znacznie wpłynąć na wielkość belki. Pełne stężenie można uzyskać poprzez zespolone działanie stropu żelbetowego. Częściowe stężenie można uzyskać za pomocą belek pośrednich. Można również zastosować stężenia – o odpowiedniej wielkości i właściwie rozmieszczone.
To wszystko jest dobre i słuszne w przypadku projektowania elementów, ale co się dzieje, gdy przechodzimy do projektowania połączeń?
Rzeczywiste reakcje pozostają takie same niezależnie od stężenia przeciw zwichrzeniu, ale element ma dodatkowe utwierdzenie wynikające z tego stężenia. Jeśli to zignorujemy, projekt połączenia będzie przeszacowany.
W nowej wersji IDEA StatiCa (wersja 22.0) wprowadziliśmy nową operację – Stężenie przeciw zwichrzeniu – aby umożliwić naszym użytkownikom uwzględnienie tego efektu, jeśli tak sobie życzą.
Znajdź więcej informacji o funkcji Stężenie przeciw zwichrzeniu. Ta operacja pozwala uniknąć skręcania elementu w połączeniu i umożliwia bardziej ekonomiczne projektowanie przy jednoczesnym zachowaniu wymaganego bezpieczeństwa.
Zacznij okres próbny już dziś i korzystaj z pełnego dostępu oraz usług bezpłatnie przez 14 dni.
ROZPOCZNIJ BEZPŁATNY OKRES PRÓBNY